DUY TRÌ TRONG MẠNG QUANG WDM CHƯƠNG 2 potx

Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương II. Các mạng WDM nội thị ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ MÔN THÔNG TIN QUANG ĐỀ TÀI: DUY TRÌ TRONG MẠNG QUANG WDM CHƯƠNG II. CÁC MẠNG WDM NỘI THỊ Các mạng nội thị nằm giữa các mạng truy nhập và mạng đường trục như được vẽ trên hình 1.3 chương I. MAN có một số đặc tính riêng cần phải xem xét khi thiết kế các giao thức và kiến trúc mạng nội thị: - Vùng phủ địa lí của MAN là có giới hạn. Thông thường, các MAN có đường kính từ 50 km tới 200 km, cung cấp đa dịch vụ tập trung ở khu vực đô thị. - Số lượng node trong một MAN phổ biến trong khoảng từ 10 tới 200 node. - So với các mạng đường trục, các MAN có hiệu quả chi phí hơn vì số lượng khách hàng ít hơn nhiều và lưu lượng trong MAN có tính bùng nổ hơn. - Trong khi tính chất lưu lượng trong các LAN và WAN đã được nghiên cứu, các kiểu lưu lượng trong MAN đang được nghiên cứu ở mức lý thuyết. - Trong khi các mạng lưới là khá phổ biến trong mạng đường trục, các mạng nội thị thường có mô hình sao, ring hoặc bus. Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương II. Các mạng WDM nội thị Đồ án này sẽ tổng quan các mạng WDM nội thị khác nhau đã được giới thiệu một cách lí thuyết cho đến thời điểm hiện tại. Thông thường, các mạng WDM nội thị có cấu hình sao hoặc ring. 2.1 Các mạng WDM nội thị ring Hầu hết các mạng WDM nội thị ring được mô tả dưới đây hoạt động ở tốc độ đường là 2.5Gb/s. Vì các lí do thực tế nên hầu hết chúng được triển khai dạng các bộ thu cố định hơn là các bộ thu chuyển đổi được. 2.1.1 Mạng Komnet Mạng ba trường WDM nội thị Komnet bao gồm ba bộ kết hợp kênh xen/rẽ quang (OADM) được kết nối với nhau thông qua một mô hình ring hai hướng. Cấu trúc của một OADM được chỉ ra trên hình 3.1. Trên mỗi một sợi các bước sóng khác nhau có thể được lọc bằng cách dùng các lưới Bragg chuyển đổi được. Bằng cách sử dụng các bộ kết hợp bước sóng mật độ cao, các bước sóng các thể được xen vào mỗi sợi quang. Mỗi FBG có một tổn thất chèn tương đối nhỏ khoảng 0,1 dB. Các FBG có thể chuyển đổi cơ với dải ms. Do đó, Komnet rất thích hợp cho chuyển mạch kênh (Lambda), nhưng lại không hiệu quả cho chuyển mạch gói do thời gian chuyển đổi tương đối lớn đối với mỗi FBG. OADM OADM OADM DEMUX DEMUX Combiners Circulator Tunable FBGs . . . . . . . . Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương II. Các mạng WDM nội thị Hình 3.1. Mạng WDM nội thị KomNet 2.1.2 RINGO Mạng nội thị RINGO chuyển mạch gói là một mạng ring sợi đơn hướng. Nó bao gồm N node trong đó N bằng với số bước sóng. Mỗi node được trang bị một dãy các bộ phát cố định và một bộ thu cố định hoạt động ở bước sóng cho trước tương ứng với node đó. Node j tách bước sóng λ j từ vòng ring. Do vậy, để truyền thông với node j, một node cho trước phải truyền dữ liệu bằng cách sử dụng laser hoạt động ở bước sóng λ j , như được mô tả trên hình 3.2. Tất cả các bước sóng được chèn với chiều dài khe bằng với thời gian truyền của bói dữ liệu có kích thước cố định cộng với thời gian bảo vệ. Mỗi node kiểm tra trang thái của chiếm bước sóng (λ–giám sát) dựa trên khe thời gian để tránh xung đột nhờ tạo ra đa kênh theo xu hướng khe rỗng (Trong xu hướng khe rỗng, một bit tại đầu mỗi khe thời gian chỉ ra trạng thái của khe thời gian tương ứng nghĩa là nó có rỗi hay không). Cơ chế truy nhập này dành sự ưu tiên cho truyền bằng cách cho phép một node giám sát sử dụng chỉ các khe thời gian rỗi. Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương II. Các mạng WDM nội thị Hình 3.2 Mạng nộ thị WDM RINGO ………. Hình 3.3 Cấu trúc node RINGO Hình 3.3 thể hiện cấu trúc node một cách chi tiết hơn. Tại mỗi node tất cả các bước sóng đều được giải ghép kênh. Bước sóng cần tách được định tuyến tới một Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương II. Các mạng WDM nội thị bộ thu trong khi trạng thái của các bước sóng khác được giám sát bởi khoảng trống 90/10 và một dãy các photodiode. Tiếp đó, các bước sóng được ghép kênh trong sợi ra. Với một bộ kết hợp 50/50 và một bộ điều chế ngoài, node tương ứng có thể gửi gói tin dữ liệu bằng cách kích hoạt một hoặc nhiều các bộ phát cố định. 2.1.3 HORNET HORNET là một mạng ring WDM đơn hướng. Tất cả các bước sóng được chèn vào khe với chiều dài khe bằng với thời gian truyền của một gói kích thước cố định (cộng với thời gian bảo vệ). Mỗi bước sóng được chia sẻ bởi một vài node để tiếp nhận dữ liệu. Tất cả các node được trang bị một bộ phát chuyển đổi nhanh và một bộ thu mode cố định. Cấu trúc node bao gồm một bộ quản lí khe thời gian, mọt bộ tách thông minh và một khối chèn thông minh như hình 3.4 50/50 Sub-carrier Rx Burst mode Rx Fast Tunable Tx λdrop λadd To MAN Smart AddSmart Drop from MAN 90/10 Fiber delay Slot Manager circulator grating Hình 3.4 Cấu trúc node HORNET Truy cập tới tất cả các bước sóng được điều khiển nhờ giao thức MAC truy cập cảm nhận sóng mang tránh xung đột (CSMA/CA). Khi một node truyền một gói tin nó ghép sóng âm thứ cấp vào gói tin tại một tần số thứ cấp tương ứng với bước sóng mà gói tin chuẩn bị truyền. Do vậy, tất cả các gói tin trên vòng mang cùng với nó một sóng âm ghép kênh thứ cấp biểu thị bước sóng mà chúng chiếm. Để cảm nhận, bộ quản lí khe thời gian chỉ cần tách một lượng nhỏ công suất quang và xác định nó bằng một photodiode. Như được mô tả trên hình 3.5, dữ liệu trên tất cả các bước sóng xung đột tại băng gốc trong khi bỏ lại các tần số sóng mang thứ Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương II. Các mạng WDM nội thị cấp (được điều chế ASK hoặc FSK) không bị ảnh hưởng. Sự vắng mặt của âm thứ cấp chỉ ra sự vắng mặt của bước sóng tương ứng. Điều này cho phép node đó xác định liệu bước sóng đó là rỗi hay bận. Nếu như bước sóng đó của node đích tương ứng là rỗi, node cảm nhận sẽ truyền gói tin bằng cách sử dụng khối chèn thông minh của nó. Mỗi khối sử dụng khỗi tách thông minh của nó (xem hình 3.4) để thu trên bước sóng gắn sẵn cố định của nó. Tần số sóng mang thứ cấp tương ứng được điều chế FSK và mạng địa chỉ đích của gói tin tương ứng. Nếu địa chỉ đích gói tin không phù hợp với địa chỉ node, node đó sẽ chuyển tiếp gói tin bằng cách sử dụng khối chèn thông minh. Giao thức MAC CSMA/CA có thể mở rộng để hỗ trợ các gói tin IP có kích thước thay đổi. Bằng cách bổ sung một ring sợi theo hướng ngược lại, HORNET có thể chống lại lỗi sợi/node. Hình 3.5: Cấu trúc của quản lý khe thời gian 2.1.4 IEEE 802.17 RPR Hiện nay IEEE 802.17 và IETF WG IPoRPR đang làm việc để có một chuẩn mới cho các mạng ring nội thị. Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương II. Các mạng WDM nội thị 2.2 Các mạng WDM nội thị hình sao Các mạng WDM nội thị hình sao có thể dựa trên PSC hoặc AWG. Trong các mạng hình sao dưới đây, truyền thông giữa hai cặp node bất kì - có thể chuyển mạch kênh hoặc chuyển mạch gói - xảy ra đơn chặng nghĩa là dữ liệu được truyền không phải xử lí và chuyển tiếp qua các node trung gian. 2.2.1 RAINBOW RAINBOW là một mạng WDM nội thị do IBM khởi xướng dựa trên một PSC. Như được mô tả trên hình 3.6 mạng này gồm 32 node. Mỗi node được trang bị với một bộ phát cố định với một bước sóng dành riêng và một bộ thu điều chỉnh được. Tất cả các bộ thu sử dụng một bộ lọc Fabry-Perot điều chỉnh được với tốc độ điều chỉnh là 1ms. RAINBOW hướng tới xu hướng chuyển mạch kênh song công. Các mạch giữa các node được thiết lập và loại bỏ bằng cách dùng giao thức tìm kiếm vòng. Để thiết lập một kết nối, một node liên tục quảng bá một bản tin yêu cầu kết nối trên một bước sóng được gán trước cho nó. Đích mong muốn, nếu rỗi, dò tìm bộ lọc điều chỉnh được của nó đối với tất cả các bước sóng để tìm kiếm một bản tin như vậy và khoá đối với một bước sóng nếu nó gặp một bước sóng như vậy. Sau đó nó gửi trở lại một bản tin chấp nhận kết nối mà phía khởi tạo tìm kiềm trong khi nó kiểm tra tất cả các bước sóng. Trong RAINBOW 1, mỗi node có khả năng gửi dữ liệu ở tốc độ 300Mb/s. Trong RAINBOW 2, ngược lại, tốc độ tại mỗi node là 1Gb/s. Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương II. Các mạng WDM nội thị Hình 3.6 Mạng nội thị sao RAINBOW của IBM 2.2.2 Telstra Mạng Telstra sử dụng một AWG trung tâm (mà không đi kèm với bất cứ bộ kết hợp và bộ chia nào) như là một bộ định tuyến bước sóng thụ động cho các mạng WDM liên kết với nhau trong một mô hình sao như được thể hiện trong hình 3.7. Hình 3.7 Mạng nội thị kết nối nhiều vòng dựa trên Telstra’s AWG Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương II. Các mạng WDM nội thị Mỗi node dùng các bộ thu phát cố định. Bằng cách kích hoạt các bộ thu phát khác nhau, mỗi node có khả năng gửi dữ liệu tới các mạng ring khác thông qua AWG định tuyến theo bước sóng. Điều quan trọng trong kiến trúc này là thực ra hai ring bất kì kết nối trực tiếp với nhau thông qua một AWG trung tâm. 2.2.3 NTT NTT là một mạng WDM nội thị hình sao dựa trên một AWG kết nối 32 node lại với nhau. Như trong hình 3.8, mỗi node có 32 bộ thu phát cố định. Mỗi bộ thu phát hoạt động ở một bước sóng khác nhau sao cho mỗi cặp node bất kì có thể truyền thông qua đơn chặng duy nhất với tốc độ 10Gb/s. Với đường kính mạng 20km thì không cần một bộ khuyếch đại quang nào. Mạng có thể mở rộng tới 96 node cho phép dung lượng mạng lên tới 96x96x10Gb/s = 92Tb/s. Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương II. Các mạng WDM nội thị Hình 3.8 Mạng WDM nội thị hình sao dựa trên NTT’s AWG Một mạng biến đổi trong đó mỗi node được trang bị chỉ hai bộ phát cố định (và n bộ thu, trong đó n là số lượng node) được trình bày trong [OSS + 01]. Mỗi node truyền các gói dữ liệu ở cùng bước sóng 1,55m và các tiêu đề gói tin tương ứng ở bước sóng 1,33m. Để cho phép truyền thông đơn chặng giữa bất cứ cặp node nào, các bước sóng phải được chuyển đổi tại một AWG trung tâm. Hình 3.9 mô tả một tiêu đề và gói tin đến từ một node cho trước tới một AWG trung tâm. Một coupler WDM định tuyến gói tin phải truyền để đến được node đích tương ứng. Gói tin dữ liệu được khuyếch đại và chuyển tiếp tới bộ chuyển đổi bước sóng. Bộ này bao gồm nhiều nguồn quang mỗi cái hoạt động ở bước sóng khác nhau. Nhờ sử dụng các cổng khuyếch đại quang (SOA) và điều chế thu thập chéo (XGM), gói tin tới sẽ được chuyển đổi thành bước sóng đích. Sau khi vượt qua bộ kết hợp kênh AWG sẽ định tuyến gói tin theo bước sóng tới node đích tương ứng. Hình 3.9 Cấu trúc của NTT’s AWG trung tâm với bước sóng chuyển đổi [...]... ỏn tt ngip i hc Chng II Cỏc mng WDM ni th 2. 3 Cỏc mng WDM n chng Khỏi nim ca truyn thụng n chng khụng ch gii hn trong cỏc mng WDM ni th Nú cng c ỏp dng trong cỏc mng WDM din rng, cỏc mng ni ht, cỏc chuyn mch, v cỏc kt ni tc cao gia cỏc b vi x lớ v cỏc b nh Vi mng WDM n chng ó c lm v ang giai on th nghim SONATA l mt mng n chng quc gia da trờn AWG... trung tõm Cỏc vớ d cho cỏc LAN WDM n chng l Bellcore LAMBDANET, Fairnet, STARNET ca i hc Stanford, SYMFONET Cỏc vớ d v cỏc chuyn mch da trờn WDM n chng c cung cp bi chuyn mch quang t ca phũng thớ nghim AT&T Bell, BellcoreFOX, BHYPASS v mt chuyn mch ATM quang t LIGHTNING l mt vớ d cho cỏc h thng truyn thụng a vi x lớ WDM n chng Vỡ lớ do chi phớ, mi node trong cỏc mng WDM n chng trin khai mt s lng b... mng WDM ni th ti tt c cỏc bc súng v cú kh nng gi v/hoc nhn cỏc gúi tin bt kỡ bc súng no (trong di chuyn i ca b thu phỏt) Theo nhng cu trỳc node khỏc nhau, cỏc mng WDM n chng cú th c phõn loi nh sau: - B thu c nh v b phỏt c nh (FT-FR) - B phỏt c nh v b thu iu chnh c (FT-TR) - B phỏt iu chnh c v b thu c nh (TT-FR) - B phỏt iu chnh c v b thu iu chnh c (TT- TR) Hu ht tt c cỏc mng WDM n chng c bỏo cỏo trong. .. Chng II Cỏc mng WDM ni th Hỡnh 3.10 Phõn loi cỏc giao thc MAC ca mng WDM n chng Phn cũn li ca chng s ch ra bỏo cỏo trc õy v cỏc giao thc MAC cho cỏc mng WDM n chng i vi mi loi giao thc MAC cn phõn loi giao thc v giao thc khụng xung t b thu 2. 3.1 Cỏc giao thc phõn b trc Cỏc giao thc cú xung t b thu Giao thc phõn b trc ti nguyờn dựng cho cỏc mng sao v bus Mi node c trang b c hai TT-TR hoc mt trong hai iu... khỏc t trc cho cựng bc súng trong khong thi gian (L-1) khe lin trc ú, trong ú L1 biu th chiu di gúi tin v mt khe tng ng vi thi gian truyn dn ca gúi tin iu khin Hiu nng tr-thụng lng trong cỏc kt hp giao thc ALOHA gỏn khe c nõng lờn nh vic chia nh thi gian thnh cỏc chu kỡ tun hon v cho phộp trong mi khe ca cỏc t trc kờnh iu khin vo cỏc bc súng d liu khỏc nhau lm c nh th, trong mi khe ch cú cỏc node... i hc Chng II Cỏc mng WDM ni th do xung t gim T ú ra i giao thc ALOHA t trc (R-ALOHA) Trong R-ALOHA mt node cho trc ó thnh cụng trong vic t trc trong mt khe c gỏn c nh khe ú cho ti khi node ú khụng cũn gúi tin d liu no cn truyn na R-ALOHA cho thụng lng cao hn v tr nh hn i vi ti lu lng trung bỡnh n cao Cỏc giao thc ALOHA gỏn khe cú th c ci tin thờm bng vic gi cỏc gúi tin iu khin trong cỏc bc súng d liu... ngip i hc Chng II Cỏc mng WDM ni th tip tc gi mt gúi tin iu khin tng ng trong khe thi gian t trc nú ó c phõn b Kt qu cỏc phiờn lm vic khụng b ngt v QoS c m bo Thụng tin v tui trong gúi tin iu khin c s dng xỏc nh mc u tiờn cho cỏc gúi tin d liu Trong s cỏc gúi tin iu khin cựng n mt ớch, gúi no cú tui ln nht s c t trc Cỏc gúi tin iu khin cũn li s phi truyn li do xung t b thu trong cỏc gúi tin d liu... xung t kờnh Hai giao thc trờn l ging vi ALOHA gỏn khe c m rng cho mụi trng a kờnh Hai bin th ca ALOHA gỏn khe a kờnh khỏc nhau trong cỏc gii hn ng b Giao thc th nht c gỏn khe trong cỏc gii hn khe rt nh trong khi giao thc th hai mi khe di hn v bao gm L khe con bng vi chiu di gúi trong ú L 1 Giao thc truy nhp ngu nhiờn th hai cho thụng lng cao hn giao thc u do ó gim thi gian khụng c bo v v do ú gim xung... thay vỡ mt kờnh iu khin duy nht Trong giao thc ny khụng cú kờnh iu khin riờng v cỏc node c chia thnh cỏc nhúm Mi nhúm c gỏn mt bc súng khỏc nhau Thi gian c chia thnh cỏc chu kỡ tun hon Mi chu kỡ gm cú pha iu khin v pha d liu Mt node ri chuyn b thu ca nú sang bc súng ca nhúm m nú nm trong Node ngun mun truyn dn gúi d liu s truyn mt gúi tin iu khin trờn bc súng ca node ớch tng ng trong pha iu khin ca chu... node s truyn dn gúi tin d liu tng ng trờn kờnh c gỏn riờng cho nú trong chu kỡ k tip m khụng phi i kt qu ca h t trc Mt gúi tin iu khin bao gm a ch ớch, tui ca gúi tin d liu tng ng v mt trng phõn loi Trng ny c s dng cho phộp c chuyn mch kờnh v chuyn mch gúi Trong kiu chuyn mch gúi, mt gúi tin iu khin t trc cho mt gúi tin d liu duy nht Trong kiu chuyn mch kờnh gúi tin iu khin c gng thit lp mt kờnh ni . Đại học Chương II. Các mạng WDM nội thị ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ MÔN THÔNG TIN QUANG ĐỀ TÀI: DUY TRÌ TRONG MẠNG QUANG WDM CHƯƠNG II. CÁC MẠNG WDM NỘI THỊ Các mạng nội thị nằm giữa các mạng. học Chương II. Các mạng WDM nội thị 2. 3 Các mạng WDM đơn chặng Khái niệm của truyền thông đơn chặng không chỉ giới hạn trong các mạng WDM nội thị. Nó cũng được áp dụng trong các mạng WDM diện. 2. 1.4 IEEE 8 02. 17 RPR Hiện nay IEEE 8 02. 17 và IETF WG IPoRPR đang làm việc để có một chuẩn mới cho các mạng ring nội thị. Đồ án tốt ngiệp Đại học Chương II. Các mạng WDM nội thị 2. 2 Các mạng